【正文】 流，沿程阻力系數(shù)為： 進(jìn)油管上的壓力損失由式()得： (MPa)由于回轉(zhuǎn)液壓缸的有效面積，所以工進(jìn)時(shí)回油管的流量約為進(jìn)油量的兩倍，因此回油管上的壓力損失為：(MPa)所以回轉(zhuǎn)部分系統(tǒng)的沿程損失為： (MPa)泵出口至推進(jìn)、回轉(zhuǎn)三部分匯流點(diǎn)的管長小，沿程損失可不計(jì)。結(jié) 論本課題研究的是液壓開鐵口機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，全液壓開鐵口機(jī)液壓控制系統(tǒng)利用液壓控制靈活、迅速的優(yōu)勢，一改以往人工操縱換向?yàn)槿簤合到y(tǒng)識(shí)別自動(dòng)控制換向。 總之，本開鐵口機(jī)是一種控制靈活，操作簡單的全液壓開鐵口機(jī)。也感謝我的室友們在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間對我的幫助和支持。由式()得： =(Mpa)所以回轉(zhuǎn)部分系統(tǒng)控制元件的壓力損失為： (MPa) 總壓力損失的確定①本系統(tǒng)從停放位置回轉(zhuǎn)到爐口位置，即回轉(zhuǎn)部分的壓力損失為：(MPa)②本系統(tǒng)打開整個(gè)鐵口過程的壓力損失推進(jìn)部分的壓力損失為：(MPa)③本系統(tǒng)從鐵口退出到停止工作這個(gè)過程的最大壓力損失推進(jìn)部分的壓力損失為：(MPa)回轉(zhuǎn)部分的壓力損失為 (MPa)由前面的計(jì)算可知，盡管計(jì)算出的壓力損失略小于估取值，滿足工作需求，所以整個(gè)系統(tǒng)不必再進(jìn)行更正驗(yàn)算。②控制元件的壓力損失推進(jìn)部分系統(tǒng)控制元件的壓力損失閥9是三位四通電液換向閥，300L/min。 判斷管中油液的流態(tài)(m/s)故管中的流態(tài)為層流，沿程阻力系數(shù)為： 進(jìn)油管上的壓力損失由式()得： (MPa) 由于回轉(zhuǎn)液壓缸的有效面積，所以快進(jìn)時(shí)回油管的流量約為進(jìn)油量的一半，因此回油管上的壓力損失為：(MPa)所以回轉(zhuǎn)部分系統(tǒng)的沿程損失為：(MPa)泵出口至轉(zhuǎn)釬、推進(jìn)、回轉(zhuǎn)三部分匯流點(diǎn)的管長小，沿程損失可不計(jì)。開式油箱中油液的液面與大氣相通，而閉式油箱中油液的液面與大氣隔絕。在此液壓系統(tǒng)中安裝蓄能器的作用為吸收液壓沖擊，蓄能器通常安裝在換向閥或油缸之前，可以吸收或緩和換向閥突然換向，油缸突然停止運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沖擊壓力，使壓力不會(huì)劇增。 同樣根據(jù)所擬定的總體液壓系統(tǒng)原理圖，計(jì)算分析每個(gè)液壓閥油液的最高壓力和流量，然后選擇各液壓閥的型號(hào)規(guī)格。同時(shí)閥的型式，還應(yīng)按安裝和操作方式選擇。③液壓泵的選擇由上面的計(jì)算可見，推進(jìn)和回轉(zhuǎn)這兩部分運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需液壓泵的流量很大，而且從經(jīng)濟(jì)方面考慮，這兩部分系統(tǒng)可供用一個(gè)液壓泵。換向閥10處于右位，這樣，轉(zhuǎn)臂以較快的速度回退；當(dāng)轉(zhuǎn)臂回退快接近起點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)臂回到起點(diǎn)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，2YA斷電，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)，整機(jī)停止工作。 總液壓系統(tǒng)控制下的自動(dòng)作業(yè)過程 總液壓系統(tǒng)鉆孔前的控制過程開始作業(yè)之前，按下電液換向閥按鈕，1YA通電，電液溢流閥不卸荷，同時(shí)2YA通電，轉(zhuǎn)臂朝著爐口方向回轉(zhuǎn)；當(dāng)回轉(zhuǎn)快到位時(shí)，使2YA斷電，4YA通電，則推進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆沖部分朝爐口方向前進(jìn)。各濾油器將液壓油過濾(開鐵口機(jī)各部分,特別是沖擊、轉(zhuǎn)釬部分對油液清潔度要求高，故采用二次濾油)。②換向閥的選取 根據(jù)此系統(tǒng)高度自動(dòng)化的特點(diǎn)，很多部分的順序動(dòng)作采用了行程開關(guān)和行程換向閥，本機(jī)的換向閥大多使用了電液換向閥，即時(shí)接受控制信號(hào)，快速完成換向。為避免此類事故，避讓動(dòng)作快速、協(xié)調(diào)是關(guān)鍵，而僅靠操縱工的專心和快速反應(yīng)是難以做到的。從而可以初步繪出回轉(zhuǎn)部分的液壓系統(tǒng)原理圖。 液壓缸固定螺栓的校核計(jì)算液壓缸固定螺栓直徑在工作過程中同時(shí)受拉應(yīng)力和偶轉(zhuǎn)應(yīng)力，可按下式進(jìn)行校核： ()式中 ———螺栓直徑；———固定螺栓個(gè)數(shù)；———螺栓擰緊系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》取=；———螺栓材料的許用應(yīng)力；=，其中為材料的屈服極限， 為安全系數(shù)，通常取，這里取。因此在計(jì)算缸壁的合成和壁厚時(shí)，必須考慮不同的比值和材質(zhì)，采用不同的強(qiáng)度計(jì)算公式。 選用浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)，它是高強(qiáng)度塑料制成，裝在活塞外圓的矩形溝槽內(nèi)，側(cè)向保持有間隙。 活塞桿的導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。③活塞的寬度B 一般活塞的寬度B=(~)D，所以B===94mm；導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度A，在D80mm時(shí)取A=(~)D，在D80mm時(shí)取A=(~)d=67mm。 液壓缸尺寸的計(jì)算 開鐵口機(jī)在回轉(zhuǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，為了使開鐵口機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)較為平穩(wěn)，需要液壓缸保持一定回油背壓。由前面可知開鐵口機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間1s，1s，于是根據(jù)開鐵口機(jī)總的回轉(zhuǎn)時(shí)間12s計(jì)算出恒速時(shí)間為122=10s。由此可進(jìn)行下面回轉(zhuǎn)部分液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由式()得 液壓系統(tǒng)圖的擬定執(zhí)行元件的類型:根據(jù)此部分系統(tǒng)的特點(diǎn),工作時(shí)轉(zhuǎn)矩較大,速度較低,所以選用了低速大轉(zhuǎn)矩的徑向柱塞式液壓馬達(dá)。 鏈輪受力示意圖 小車在軌道上靜摩擦力的計(jì)算 ()式中 ———小車與軌道間的摩擦系數(shù),查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊液壓分冊》及根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)取其摩擦系數(shù)=； ———小車及鑿巖機(jī)總重量1500kg； ———小車運(yùn)行時(shí)與水平面的夾角,大小為。因此，這就需要液壓系統(tǒng)在控制方面，使各分支系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)整體控制系統(tǒng)，使整個(gè)運(yùn)動(dòng)循序有致。旋轉(zhuǎn)時(shí)間12～14s。 根據(jù)世界各國開鐵機(jī)綜合分析，發(fā)現(xiàn)開鐵口機(jī)基本采用液壓驅(qū)動(dòng)大臂的轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生了較好的社會(huì)效益，并迅速在全國大高爐和特大高爐推廣使用。 3)1998年12月，DDS公司第三代開口機(jī)(CHQ2000L)在昆鋼6BF使用，開口機(jī)轉(zhuǎn)臂為低柱斜座式，此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，離地面空間小，便于設(shè)備檢修及備件拆換。高爐開鐵口機(jī)大臂旋轉(zhuǎn)設(shè)備液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要開鐵口機(jī)是完成打開高爐鐵口的關(guān)鍵設(shè)備，隨著在現(xiàn)代冶煉技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步, 老式簡易開鐵口機(jī)的不足逐漸暴露出來，已不能滿足現(xiàn)代化高爐的要求，開鐵口機(jī)的改制勢在必行。 2)20世紀(jì)90年代初期，DDS公司第二代開口機(jī)(CHQ2000)在武鋼3BF使用，采用沖鉆分離式，此機(jī)與CHQ1000型相比，轉(zhuǎn)速提高了25%，扭矩提高了30%，沖擊功提高了40%。改寫了國內(nèi)大高爐無大功率、無逆打裝置液壓開口機(jī)的歷史。 進(jìn)人21世紀(jì)，國內(nèi)外高爐開始向大型化和特大型化方向發(fā)展，在高爐操作中，爐前設(shè)備面臨著比較突出的問題，即現(xiàn)有各機(jī)型開口機(jī)在功能與功率方面滿足不了開鐵口工藝要求，尤其是2000m3等級(jí)以上的高爐，冶煉強(qiáng)度高、鐵口深，采用高強(qiáng)度無水炮泥堵鐵口，炮泥在鐵口中燒結(jié)時(shí)間長，且變素很大，造成開口困難、鐵口孔道不規(guī)則、出鐵時(shí)間難以控制影響爐內(nèi)操作、鐵口深度不穩(wěn)定且難維護(hù)等，集中反映六個(gè)問題: l)開鐵口時(shí)間長10min—30min； 2)鉆桿消耗大3—5根/爐； 3)鐵口侵蝕快； 4)正點(diǎn)率較差67%； 5)鐵口合格率較差51%； 6)泥炮的打泥量不穩(wěn)； 對我國300m3以上的206座高爐進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，各機(jī)型開鐵口機(jī)使用情況大致如下：%，%，%，%，%，%。回轉(zhuǎn)部分從停放位置到工作位置需旋轉(zhuǎn)105176。進(jìn)行總體運(yùn)動(dòng)狀況分析，開鐵口中，轉(zhuǎn)釬部分、沖擊部分和推進(jìn)部分運(yùn)動(dòng)時(shí)，這時(shí)回轉(zhuǎn)部分不能運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)液壓缸的活塞桿需保持固定的伸長值，使鉆桿軸線與鐵口軸線一致，順利完成對鐵口的打開；同時(shí)當(dāng)回轉(zhuǎn)部分運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆進(jìn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)釬部分、沖擊部分和推進(jìn)部分這三部分也不能運(yùn)動(dòng)，不然可能破壞某些部件，發(fā)生事故。分度圓直徑 由式()可得：式中 ———鐵口軸線與開鐵口機(jī)鉆頭中心線的夾角。 液壓馬達(dá)實(shí)際流量的計(jì)算其實(shí)際流量可由下式進(jìn)行計(jì)算： ()式中 ———液壓馬達(dá)的實(shí)際流量(L/min)；———液壓馬達(dá)每轉(zhuǎn)排量()； ———液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速()。由開鐵口機(jī)回轉(zhuǎn)部分的機(jī)械設(shè)計(jì)得知,該開鐵口機(jī)的重量約為7300kg,底座以上部分重約為6600kg,其中回轉(zhuǎn)部分重約4600kg,打鐵口時(shí)的作用力20KN，液壓缸活塞桿行程約為960mm。 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值工 況負(fù) 載 組 成負(fù) 載 值（F/KN）推力(F/)/KN啟 動(dòng)F啟 = Ffs快 進(jìn)F進(jìn) = Ffd+Fm恒 速F恒 = Ffd制 動(dòng)F制 = Ffd—Fm工 進(jìn)F工 = Ffd+Fg快 退F退 = Ffd注：查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊液壓分冊》，取液壓缸的機(jī)械效率=。 負(fù)載與時(shí)間工況圖 速度與時(shí)間工況圖 行程與時(shí)間工況圖 執(zhí)行元件工作壓力的確定由于開鐵口機(jī)屬于大型冶金設(shè)備，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊液壓分冊》的有關(guān)要求和工作經(jīng)驗(yàn)，選取該部分液壓系統(tǒng)的工作壓力為=16Mpa。 ()由式()可得 (mm)因此這里可以將最小導(dǎo)向長度適當(dāng)增大一些，最終取。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)要求，活塞、活塞桿與外界相連采用雙作用單活塞桿耳環(huán)式聯(lián)接，活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接，活塞桿選用實(shí)心45鋼需調(diào)質(zhì)229285HB，活塞桿的圓柱度公差值按8級(jí)精度選用，端面的垂直度公差值按7級(jí)精度選用。③活塞的導(dǎo)向安裝活塞外圓的導(dǎo)向環(huán)，具有精確地導(dǎo)向作用，并可吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生側(cè)向壓力。構(gòu)形 缸筒壁厚和外徑計(jì)算缸筒相當(dāng)于一個(gè)兩端封閉的圓筒形受壓容器，由材料力學(xué)知，其應(yīng)力狀態(tài)是隨著缸筒內(nèi)徑和壁厚的比值的改變而變化的。由式 ()得 因?yàn)榛钊麠U直徑，所以活塞桿強(qiáng)度滿足要求。調(diào)速方式的選擇:開鐵口機(jī)由停放位置旋轉(zhuǎn)到工作位置，打鐵口完成后再由工作位置旋轉(zhuǎn)到停放位置，在每次旋轉(zhuǎn)接近終點(diǎn)時(shí),由于載荷突然減小,為了保持開口機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的平衡性,可采用疊加式節(jié)流閥,調(diào)節(jié)速度，同時(shí)給予系統(tǒng)背壓,防止突進(jìn)。 總液壓系統(tǒng)原理圖的確定①控制油路的擬定現(xiàn)代工業(yè)需要高度的自動(dòng)化，爐前開鐵口屬于高溫作業(yè)，一不小心，設(shè)備就可能被鐵水燒壞。為了快速實(shí)現(xiàn)這一動(dòng)作，可使用壓力繼電器，和采用一個(gè)節(jié)流閥，當(dāng)鐵口被鉆穿時(shí)推進(jìn)負(fù)載在穿孔的瞬間突然降低至接近于零，壓力繼電器的壓力突然升高，控制換向閥的換向，從而實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。各液壓泵給系統(tǒng)供油，